8.8 氢氧站

    水电解制氢的生产工艺流程通常分为常压式和压力式两种。采用哪种流程，应根据用户的具体情况经技术经济分析后决定。

    本条所列的两种水电解制氢的生产工艺流程属通用型，设计时应根据用户的具体要求决定取舍。

8.8.3  表8.8.3的综合耗能指标是根据有色金属冶金工厂氢氧站生产运行的统计资料求得的平均先进指标，仅适宜于本行业的要求。如果今后制订全国性水电解制氢行业的相关规范时，宜作相应调整。

8.8.4  本条对氢氧站应采取的节能措施作出规定。

    1  水电解制氢装置同时产生50％(体积)的氧气。氧气是工业生产中的重要原料，也是高能耗产品，每生产1m³(标准状态下)的氧气需消耗等价标准煤高达0.4kg。如果本地区需要氧气，应将此副产氧气回收出售，既可增加本单位的经济收入，又可降低水电解制氢的运行成本，也为国家节约了能源。

    2  水电解制氢法所得的氢气是高能耗产品，一般情况下，每生产1m3(标准状态下)的氢气需耗直流电力约5kW·h。如当地无氧气销路，经技术经济分析合理时，宜采用其他更节能、更便宜的制氢工艺，如天然气转化制氢、含氢尾气的氢气回收等，这是十分重要的节能措施。

    3  在冶炼生产过程中，尤其是粉末冶金生产过程中，常常需要加入过量氢气(即不进行冶炼化学反应的氢气)才能满足工艺需要。过量系数一般为3倍～10倍，有的工艺甚至达到30倍～50倍。这些过量的氢气随着尾气而排入大气，不但造成严重的能源浪费，而且造成污染，并带来不安全因素。为此，回收这部分氢气是十分必要的。现举例如下：

    如某公司钼粉车间的二次还原炉平均小时耗氢气量为180m³/h，而可回收的过量氢气达1260m³/h(过量氢气系数为7倍)，如果这部分氢气能够回收，将产生以下效益：年节约电能约3600万kW·h；节省初期投资约4500万元～5000万元，节约占地面积约2500m²；减少电力生产过程的排污量(其中二氧化硫约600t/a)。

    由上可知，设置氢气回收纯化系统具有十分重要的节能环保作用。

    4  水电解制氢设备宜稳定生产运行，以节约电能和延长设备寿命。为此，当氢气负荷变化大时，宜设置适当的氢气贮罐(柜)。即使氢气负荷变化不大，若晚上负荷小于白天负荷，也宜设置适当的氢气贮罐(柜)，因为这样可以利用晚上低谷的廉价电力生产氢气，存贮在贮氢罐(柜)里，降低氢气生产成本，并有利于电网运行。

    5  水电解制氢装置在低电流密度运行时，具有以下优点：

    水电解槽能大幅度降低单耗，其直流电耗降低约0.5kW·h/m³～0.6kW·h/m³(标准状态下)，其电气部分也有显著的节电效果(变压器提高效率约3％)。

    水电解槽在低电流密度运行时，一般很少出现故障，有利于安全生产。

    6  在电解液中加入添加剂，可以降低电耗，具有很大的现实意义。

    在水电解液中定期加入重铬酸钾(K2Cr2O7)粉末，使电解槽电极表面的杂质被强烈氧化，增加电极的表面活性，从而降低极间电压，达到节电目的；此外，还可减轻对电解槽的腐蚀，改善气体纯度。1台DY-125型水电解槽，加入重铬酸钾后，在其他条件不变的情况下，其平均极间电压比加入前降低了0.22V左右，每生产1m3氢气消耗的电能降低约0.54kW·h，相当于节约直流电10％，这是十分可观的。

    五氧化二钒(V2O5)是一种黄色的粉末，易溶于碱(电解液)而生成钒酸盐，具有强烈的氧化性。五氧化二钒对阳极没有什么影响，主要作用于阴极，降低阴极的超电压，达到节电目的。另外，还具有聚集碎小氢气泡变大气泡的功能，使氢气快速地从电解液中分离出来，从而降低电解液的含气量，达到降低电耗的目标。据有关单位的试验，五氧化二钒加入量在0.05％时，极间电压能下降0.14V，每生产1m3氢气消耗的电耗降低约0.3kW·h，相当于节电5％。此法除了节约电能外，还能节约大量的冷却水。